第六章蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)習(xí)題

1、第6章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)一、選擇題1. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)過程中，制冷劑蒸發(fā)吸收的熱量一定 制冷劑冷卻和冷凝放出的熱量A 大于 B等于 C小于（C）2. 從制冷原理和生產(chǎn)應(yīng)用方面說明制冷劑的選擇原則。答（1）潛熱要大。因?yàn)闈摕岽?，冷凍劑的循環(huán)量可以減小。氨在這方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它的潛熱比氟里昂約大10倍，常用于大型制冷設(shè)備。（2）操作壓力要合適。即冷凝壓力（高壓）不要過高，蒸發(fā)壓力（低壓）不要過低。因?yàn)槔淠龎毫Ω邔⒃黾訅嚎s機(jī)和冷凝器的設(shè)備費(fèi)用，功率消耗也會(huì)增加；而蒸發(fā)壓力低于大氣壓力，容易造成空氣漏入真空操作的蒸發(fā)系統(tǒng)，不利于操作穩(wěn)定。在這方面氨和氟里昂也是比較理想的。（3）冷凍劑應(yīng)該具

2、有化學(xué)穩(wěn)定性。冷凍劑對(duì)于設(shè)備不應(yīng)該有顯著的腐蝕作用。氨對(duì)銅有強(qiáng)烈的腐蝕作用，對(duì)碳鋼則腐蝕不強(qiáng)；氟里昂則無腐蝕。（4）冷凍劑不應(yīng)有易燃和易爆性。（5）冷凍劑對(duì)環(huán)境應(yīng)該無公害。氟里昂F11、F12對(duì)大氣臭氧的破壞已被公認(rèn)，將逐漸被禁用，無公害的氟里昂替代品已大量應(yīng)用。綜合以上各點(diǎn)，氨作為冷凍劑常用于大型冷庫(kù)和工業(yè)裝置。而無公害氟里昂常用于小型冷凍機(jī)和家用電器3. 某蒸汽壓縮制冷過程,制冷劑在5K吸收熱量QL,在K放出熱量-QH,壓縮和膨脹過程是絕熱的，向制冷機(jī)輸入的功為Ws，判斷下列問題的性質(zhì)。A可逆的 B 不可逆的 C 不可能的(1). QL =2000kJ Ws=400kJ （ A ） 該制冷

3、過程是可逆的(2). QL=1000kJ QH=1500kJ ( B ) 該制冷過程是不可逆的(3). Ws=100kJ QH=700kJ ( C ) 該制冷過程是不可能的4. 卡諾制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與 有關(guān)。A制冷劑的性質(zhì) B制冷劑的工作溫度C制冷劑的循環(huán)速率 D壓縮機(jī)的功率( B )二、計(jì)算題1.為使冷庫(kù)保持-20,需將419000kJ/h的熱量排向環(huán)境，若環(huán)境溫度T0=27，試求理想情況下每小時(shí)所消耗的最小功和排向大氣的熱量。解： 2.某蒸汽動(dòng)力循環(huán)操作條件如下：冷凝器出來的飽和水，由泵從0.035Mpa加壓至1.5Mpa進(jìn)入鍋爐，蒸汽離開鍋爐時(shí)被過熱器加熱至280。求：(1) 上述循環(huán)

4、的最高效率。 (2) 在鍋爐和冷凝器的壓力的飽和溫度之間運(yùn)行的卡諾循環(huán)的效率，以及離開鍋爐的過熱蒸汽溫度和冷凝器飽和溫度之間運(yùn)行的卡諾循環(huán)的效率。 (3) 若透平機(jī)是不可逆絕熱操作，其焓是可逆過程的80%。求此時(shí)的循環(huán)效率。解： (1) 各狀態(tài)點(diǎn)的熱力學(xué)性質(zhì)，可由附錄水蒸汽表查得 （由于液體壓力增加其焓增加很少，可以近似） 該循環(huán)透平機(jī)進(jìn)行絕熱可逆操作，增壓泵也進(jìn)行絕熱可逆操作時(shí)效率最高。，由0.035Mpa，查得氣相，（查飽和蒸汽性質(zhì)表）液相，（查飽和水性質(zhì)表內(nèi)插） 氣相含量為x 冷凝器壓力0.035Mpa，飽和溫度為72.69；鍋爐壓力1.5Mpa，飽和溫度為198.32?？ㄖZ循環(huán)運(yùn)行在此

5、兩溫度之間，卡諾循環(huán)效率 若卡諾循環(huán)運(yùn)行在實(shí)際的二個(gè)溫度之間，其效率為(3)不可逆過程的焓差為0.80(H2-H3)，而吸收的熱仍為，因此效率3. 在25時(shí)，某氣體的P-V-T可表達(dá)為PV=RT+6.4×104P，在25，30MPa時(shí)將該氣體進(jìn)行節(jié)流膨脹，向膨脹后氣體的溫度上升還是下降？解；判斷節(jié)流膨脹的溫度變化，依據(jù)Joule-Thomson效應(yīng)系數(shù)J。 由熱力學(xué)基本關(guān)系式可得到： 將P-V-T關(guān)系式代入上式，其中可見，節(jié)流膨脹后，溫度比開始為高。4某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為-25，冷卻器中的壓力為1.0MPa，假定氨進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)為飽和蒸汽，而離開冷凝器時(shí)

6、為飽和液體，每小時(shí)制冷量Q0為1.67×105 kJ·h-1。求：（1）所需的氨流率； （2）制冷系數(shù)。解：通過NH3的P-H圖可查到各狀態(tài)點(diǎn)焓值。按照題意，氨進(jìn)入壓縮機(jī)為飽和狀態(tài)1，離開冷凝器為飽和狀態(tài)3。氨在蒸發(fā)器中的過程即41 H1=1430KJ·kg-1 H2=1710KJ·kg-1 氨在冷凝器中的過程即23，H3=H4=320KJ·kg-1氨流率 制冷系數(shù) 注：求解此類題目：關(guān)鍵在于首先確定各過程狀態(tài)點(diǎn)的位置，然后在P-H圖或TS圖上查到相應(yīng)的焓（或溫度、壓力）值，進(jìn)行計(jì)算。5有一氨壓縮制冷機(jī)組，制冷能力Q0為4.0×104

7、KJ·h-1，在下列條件工作：蒸發(fā)溫度為-25，進(jìn)入壓縮機(jī)的是干飽和蒸汽，冷凝溫度為20，冷凝過冷5。試計(jì)算： （1）單位重量制冷劑的制冷能力； （2）每小時(shí)制冷劑循環(huán)量； （3）冷凝器中制冷劑放出熱量； （4）壓縮機(jī)的理論功率； （5）理論制冷系數(shù)。解：首先在PH圖（或TS圖）上按照已知條件定出各狀態(tài)點(diǎn)。查得 H1=1430KJ·kg-1 H2=1680KJ·kg-1 冷凝出來的過冷液體（過冷度為5）狀態(tài)3¢的決定：假設(shè)壓力對(duì)液體的焓值幾乎沒有影響，從狀態(tài)3沿著飽和液體線向下過冷5，找到3¢¢，用此點(diǎn)的焓值近似代替3¢的焓

8、值，由于過冷度是有限的，實(shí)際上3¢和3¢¢很接近，不會(huì)造成太大的偏差。3¢¢4仍為等焓膨脹過程， H3=H4=270kJ·kg-1 制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJ·kg-1 制冷劑循環(huán)量 冷凝過程即23¢，放出熱量Q=（H3-H2）G=34.5(270-1690)=-48645KJ·h-1壓縮機(jī)功率 制冷系數(shù) 6壓縮機(jī)出口氨的壓力為1.0MPa，溫度為50，若按下述不同的過程膨脹到0.1MPa，試求經(jīng)膨脹后氨的溫度為多少？ （1）絕熱節(jié)流膨脹； （2）可逆絕熱膨脹。解：（1）絕熱節(jié)流膨脹過程是等焓過程，從P-H圖上沿著等焓線可找到終態(tài)2為0.1MPa溫度為30。 （2）可逆絕熱膨脹過程是等熵過程，同樣沿著等熵線可找到終態(tài)2¢為0.1MPa時(shí)，溫度為-33。7. 某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為25，冷凝器內(nèi)的壓力為1180kPa，假定氨進(jìn)入壓氣機(jī)時(shí)為飽和蒸氣，而離開冷凝器時(shí)是飽和液體，如果每小時(shí)的制冷量為167000kJ，求（1） 所需的氨流率；（2） 制冷系數(shù)。解：此氨制冷循環(huán)示于